西替利嗪分子印跡整體柱及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種西替利嗪分子印跡聚合物整體柱及其制備方法，其原料的質(zhì)量組成：西替利曝1-3%，4-乙稀卩比卩定3-4%,一■甲基丙稀酸乙二醇酯20-25%，乙二醇與氯化膽堿混合溶液(低共熔溶劑）42-45%，二甲基甲酰胺4-5%，1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽13-22%，偶氮二異丁睛0.5-1%。在聚合體系中加入離子液體及氯化膽喊與乙二醇構(gòu)成的低共熔溶劑，并采用鈷離子為金屬離子樞紐以增強(qiáng)印跡識(shí)別效果，在不銹鋼管柱內(nèi)制備連續(xù)棒形分子印跡聚合物（MIP)。本發(fā)明得到的分子印跡聚合物（MIP)整體柱不僅具有滲透性好的優(yōu)點(diǎn)，而且印跡效果顯著，模板西替利湊印跡因子可達(dá)31.54，同時(shí)該方法制備過(guò)程簡(jiǎn)單，避免了使用揮發(fā)性液體，減少了有害氣體對(duì)環(huán)境的排放。
【專(zhuān)利說(shuō)明】西替利嗪分子印跡整體柱及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種分子印跡整體柱的制備，特別是一種西替利嗪分子印跡整體柱及其制備方法，具體的說(shuō)是使用低共熔溶劑原位聚合法制備西替利嗪分子印跡整體柱及其制備方法，可應(yīng)用于分子識(shí)別領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]分子印跡技術(shù)是指以特定的分子為模板，制備對(duì)該分子有特殊識(shí)別功能和高選擇性材料的技術(shù)，通常被人們描述為制造識(shí)別“分子鑰匙”的“人工鎖”技術(shù)。它將模板分子、單體、交聯(lián)劑溶解在一定的溶液中形成預(yù)聚合溶液，經(jīng)過(guò)聚合反應(yīng)形成具有與模板分子在空間結(jié)構(gòu)上完全匹配、并與模板分子特異性結(jié)合的功能基的三維空穴的聚合物，即分子印跡聚合物(molecularly imprinted polymer, MIP)。當(dāng)前MIP的制備方法很多，主要有:(I)本體聚合法；(2)懸浮聚合法；(3)分散聚合法；(4)沉淀聚合法；(5)表面印跡聚合法等等。但這些方法存在一些缺陷，如本體聚合制備的MIP，必須經(jīng)過(guò)研磨、篩分等處理。但在研磨過(guò)程中不可避免地破壞部分結(jié)合位點(diǎn)，得到粒子形狀不均勻，最終MIP的產(chǎn)率只有50%左右；懸浮聚合法制備平均粒徑小于10 μ m的MIP時(shí)，產(chǎn)物的單分散性和規(guī)整性都急劇下降，且亞微米級(jí)的微球難以得到；分散聚合法制備過(guò)程較為復(fù)雜，且所用到的分散劑和惰性分散體系昂貴；沉淀聚合法產(chǎn)率低；表面模板聚合法制備方法雖然較為簡(jiǎn)單，但只能進(jìn)行少部分特定分子的印跡，應(yīng)用范圍較窄。更重要的是，上述方法在進(jìn)行制備級(jí)合成時(shí)都有大量的試劑的排放，在當(dāng)前重視環(huán)保的背景下極為不利，需要發(fā)展綠色合成技術(shù)。
[0003]綠色化學(xué)的提出是人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略由被動(dòng)轉(zhuǎn)向主動(dòng)的重要轉(zhuǎn)折之一，已成為現(xiàn)代合成化學(xué)的重點(diǎn)研究方向和前沿領(lǐng)域。離子液體是當(dāng)前受到廣為重視的綠色溶劑，自從1998年德國(guó)化學(xué)家首次報(bào)道了離子液體中的催化反應(yīng)以來(lái)，尤其是2000年以后，離子液體作為綠色溶劑的研究進(jìn)入了高潮，迄今為止已經(jīng)有超過(guò)千篇研究論文發(fā)表。但是，由于離子液體制備成本、生物降解性能及制備過(guò)程中產(chǎn)生廢棄物等問(wèn)題，化學(xué)界對(duì)其綠色性仍存在一定爭(zhēng)議。
[0004]低共熔溶劑是更為綠色的離子液體，它通常是由一定化學(xué)計(jì)量比的膽堿鹽和配位劑組合而成的低共熔混合物。最常見(jiàn)的低共熔溶劑由兩分子尿素和一分子氯化膽堿通過(guò)氫鍵形成，室溫下呈液態(tài)。由于尿素是哺乳動(dòng)物的正常代謝產(chǎn)物，氯化膽堿是一種常用的食品和飼料添加劑，兩者成本低廉，易生物降解，無(wú)環(huán)境副作用，過(guò)程中不產(chǎn)生三廢問(wèn)題。其他的配位劑還包括醇、胺等。相比于一般的離子液體，膽堿類(lèi)低共熔溶劑有更為突出的特點(diǎn)，如具有不易揮發(fā)、低毒可降解、價(jià)格低廉、容易得到且易于制備等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)受到眾多學(xué)者的關(guān)注，但目前尚無(wú)使用低共熔溶劑制備MIP的報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種西替利嗪分子印跡整體柱及其制備方法。利用低共熔溶劑制備西替利嗪分子印跡聚合物整體柱，該方法將預(yù)聚合混合溶液直接注入到不銹鋼管柱內(nèi)制備連續(xù)棒形聚合物，得到具有固定空穴大小和形狀、有確定排列功能團(tuán)、識(shí)別模板分子的交聯(lián)高聚物材料。經(jīng)該方法得到的分子印跡聚合物(MIP)整體柱不僅具有印跡效果，而且具有滲透性好的優(yōu)點(diǎn)，印跡因子可達(dá)31.54，同時(shí)該方法制備過(guò)程簡(jiǎn)單，內(nèi)部結(jié)構(gòu)均勻，重現(xiàn)性好，避免了繁瑣的裝柱手續(xù)，可直接用于分析。
[0006]本發(fā)明提供的西替利嗪分子印跡整體柱的原料的質(zhì)量組成:
西替利嗪1-3%
4-乙烯吡啶 3-4%
二甲基丙烯酸乙二醇酯20-25%
乙二醇與氯化膽堿混合溶液(低共熔溶劑)42-45%
二甲基甲酰胺4-5%
1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽13-22%
偶氮二異丁臆0.5-1%
上述的各原料的質(zhì)量組成之和為100 %。
[0007]上述的乙二醇與氯化膽堿混合溶液組成:乙二醇與氯化膽堿的摩爾比為1:6.7。
[0008]本發(fā)明提供的西替利嗪分子印跡整體柱的制備方法包括下列步驟:
O按計(jì)量將模板分子西替利嗪1_3%、功能單體4-乙烯吡啶3-4%、交聯(lián)劑二甲基丙烯酸乙二醇酯20-25%、致孔劑乙二醇溶于氯化膽堿(二者摩爾比)為1:6.7構(gòu)成的低共熔溶劑42-45%、二甲基甲酰胺4-5%、離子液體1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽13_22%%，再加入乙酸鈷0.5-1%，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈混合0.5-1%，超聲20分鐘，使其均勻，澄清，然后轉(zhuǎn)移到干凈的不銹鋼管柱中，超聲脫氣15-20分鐘，將不銹鋼管柱兩端封住，于溫度55-60°C的恒溫水浴鍋內(nèi)反應(yīng)18-20小時(shí)；
2)將不銹鋼管柱取出并連接到HPLC的高壓泵上，先用乙腈沖洗，以除去整體柱中殘留的致孔劑，然后用體積比甲醇:乙酸=9:1混合液沖洗至除去模板分子，流速由0.1 ml/mim逐漸增大，沖洗液總體積為150 ml，即可得到西替利嗪分子印跡整體柱。
[0009]步驟I)所述的不銹鋼管柱內(nèi)為1004.6 mm 1.D.。
[0010]本發(fā)明首次采用基于低共熔溶劑制備西替利嗪分子印跡聚合物整體柱，該方法通過(guò)將預(yù)聚合溶液注入到空的色譜柱中，在柱管內(nèi)一步完成聚合。該合成方法制備過(guò)程簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程，容易操作。由于聚合過(guò)程一步完成，避免了復(fù)雜的裝柱程序，大大減少操作時(shí)間。
[0011]本發(fā)明采用通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，找到合成西替利嗪分子印跡整體柱的最適宜反應(yīng)物配比；即印跡分子、功能單體和交聯(lián)劑的及致孔劑的比例，制備得到對(duì)西替利嗪具有較好選擇性的分子印跡整體柱?；衔镌谕M分配比下，合成不加模板分子的空白柱，相同條件下進(jìn)行色譜分析，可獲得高的印跡因子。嗪類(lèi)物質(zhì)是含有氮原子的六元雜環(huán)，我們制備的西替利嗪印跡柱可以用來(lái)進(jìn)行西替利嗪與同樣含有氮原子的六元雜環(huán)三嗪類(lèi)似物如撲滅津、敵草凈等的分離。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明印跡整體柱上西替利嗪與含有氮原子的六元雜環(huán)三嗪類(lèi)似物2，4-二氨基-6-甲基-1，3，5-三嗪(DMT)、2，4-二氨基_6_(甲基丙烯酰氧基)酯-1，3，5-三嗪(DMET )、撲滅津、敵草凈、特丁通在常溫時(shí)的色譜保留圖。
[0013]圖2為本發(fā)明無(wú)西替利嗪印跡的空白整體柱上西替利嗪與含有氮原子的六元雜環(huán)三嗪類(lèi)似物DMT、DMET、撲滅津、敵草凈、特丁通的色譜保留圖。
[0014]圖3為本發(fā)明西替利嗪與含有氮原子的六元雜環(huán)三嗪類(lèi)似物DMT、DMET、撲滅津、敵草凈、特丁通在增加交聯(lián)劑含量的印跡柱上的保留色譜圖。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步詳細(xì)闡述本發(fā)明。實(shí)施例中未注明具體條件的實(shí)驗(yàn)、測(cè)試方法，通常按照常規(guī)條件以及手冊(cè)中所述的條件，或按照制造廠商所建議的條件；所用的設(shè)備、材料、試劑等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0016]實(shí)施例1
西替利嗪分子印跡整體柱制備及分離西替利嗪及其含有氮原子的六元雜環(huán)三嗪結(jié)構(gòu)類(lèi)似物
利用原位聚合法合成西替利嗪為模板的分子印跡整體柱，在合適的色譜條件下，連于高效液相色譜儀評(píng)價(jià)其保留性能。合成反應(yīng)條件及處理方法如下:
原位聚合法制備基于低共熔溶劑的西替利嗪分子印跡整體柱:
a、按一根不銹鋼管柱內(nèi)合成西替利嗪印跡整體柱的質(zhì)量數(shù)，準(zhǔn)確稱(chēng)取模板分子為西替利嗪1.56%、功能單體為4-VP (4-乙烯吡啶)3.43%、交聯(lián)劑為二甲基丙烯酸乙二醇酯23.4%、致孔劑為乙二醇溶于氯化膽堿(二者摩爾比為1:6.7，其中氯化膽堿99%，乙二醇含量為74.9%，氯化膽堿含量為25.1%，配制方法為氯化膽堿與乙二醇混合，超聲溶解)構(gòu)成的低共熔溶劑44.1%、二甲基甲酰胺4.28%、離子液體(1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽)21.3%，再加入乙酸鈷(金屬橋接劑)0.99%、引發(fā)劑為偶氮二異丁腈0.94%混合，超聲20分鐘(KQ3200B,40 kHz)，使其均勻，澄清，然后轉(zhuǎn)移到干凈的不銹鋼管柱1004.6 mm 1.D.中，超聲脫氣15分鐘，將不銹鋼管柱兩端封住，于溫度60°C的恒溫水浴鍋內(nèi)反應(yīng)18小時(shí)；
b、模板分子的去除:將合成好的不銹鋼管柱取出并連接到HPLC的高壓泵上，先用乙腈沖洗，以除去整體柱中殘留的致孔劑，然后用體積比甲醇:乙酸=9:1混合液沖洗至完全除去模板分子，流速由0.1 ml/mim逐漸增大，沖洗液總體積為150 ml，即可得到西替利嗪分子印跡整體柱。
[0017]用高效液相色譜法對(duì)其進(jìn)行色譜分析，檢測(cè)波長(zhǎng)設(shè)置為254 nm，先用流動(dòng)相沖洗西替利嗪分子印跡整體柱，使系統(tǒng)穩(wěn)定至基線水平后進(jìn)樣，測(cè)定西替利嗪的保留時(shí)間tK和丙酮的保留時(shí)間h，西替利嗪的保留因子用公式k’ = UftciVtci計(jì)算。
[0018]結(jié)果表明，在流動(dòng)相條件為乙腈/水(70/30，￥八)，流速1.0 ml/min時(shí)，柱溫為25°C時(shí)，模板西替利嗪可與含有氮原子的六元雜環(huán)三嗪類(lèi)似物得到分離(圖1)，其模板:功能單體:交聯(lián)劑=1:10:30，其中I為丙酮，2為西替利嗪，3為DMT，4為DMET，5為撲滅津，6為敵草凈，7為特丁通，其中用丙酮峰來(lái)標(biāo)記色譜柱死時(shí)間。
[0019]實(shí)施例2 (對(duì)照)
空白整體柱分離西替利嗪及其結(jié)構(gòu)類(lèi)似物
為考察西替利嗪及其結(jié)構(gòu)類(lèi)似物在非印跡柱上的保留情況，合成不加模板西替利嗪的空白柱作為對(duì)照。具體操作步驟如下: 除不加模板分子西替利嗪外，用實(shí)施例1相同的方法和實(shí)驗(yàn)條件合成非印跡空白柱。聚合完成后，用乙腈沖洗，以除去整體柱中殘留的致孔劑和未反應(yīng)的試劑。
[0020]色譜評(píng)價(jià)同實(shí)施例1中對(duì)印跡柱的考察，即在相同流動(dòng)相條件下，通過(guò)測(cè)定西替利嗪及其含有氮原子的六元雜環(huán)三嗪類(lèi)似物的保留時(shí)間tK和丙酮的保留時(shí)間h，計(jì)算保留因子k’。
[0021]結(jié)果表明，在空白柱上模板與類(lèi)似物出峰時(shí)間相近，沒(méi)有分離(圖2)，其中I為丙酮，2為西替利嗪，3為DMT，4為DMET，5為撲滅津，6為敵草凈，7為特丁通，其中用丙酮峰來(lái)標(biāo)記色譜柱死時(shí)間。
[0022]通過(guò)比較模板分子在印跡整體柱和空白整體柱上的保留因子，計(jì)算印跡因子IF，IF= k，MIPs/k，NIPs來(lái)評(píng)價(jià)印跡柱的保留性能。結(jié)果顯示，k，MIPs=30.21, k，NIPs = 0.985,IF=31.54。表明印跡柱對(duì)西替利嗪分子具有很強(qiáng)的特異識(shí)別能力，保留因子遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他類(lèi)似物，對(duì)分離西替利嗪和其含有氮原子的六元雜環(huán)三嗪類(lèi)似物可達(dá)到基線分離，因此可以用來(lái)作為從混合物中提取分離西替利嗪的方法。
[0023]實(shí)施例3
原位聚合法制備西替利嗪分子印跡整體柱:
a、按一根不銹鋼管柱內(nèi)合成西替利嗪印跡整體柱的質(zhì)量數(shù)，稱(chēng)取西替利嗪1.56%、功能單體為4-VP (4-乙烯吡啶)3.43%、交聯(lián)劑為二甲基丙烯酸乙二醇酯24.3%、致孔劑為乙二醇溶于氯化膽堿構(gòu)成的低共熔溶劑44.1%、DMF (二甲基甲酰胺)4.28%、離子液體(1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽)20.4%，再加入乙酸鈷0.99%、引發(fā)劑為偶氮二異丁腈0.94%混合，放入超聲器中，超聲20分鐘，使其均勻，澄清，然后轉(zhuǎn)移到干凈的不銹鋼管柱內(nèi)(1004.6mm 1.D.)，超聲脫氣15分鐘，將不銹鋼管柱兩端封住，于溫度60°C的恒溫水浴鍋內(nèi)反應(yīng)18小時(shí)；
b、模板分子的去除:將合成好的不銹鋼管柱取出并連接到HPLC的高壓泵上，先用乙腈沖洗，以除去整體柱中殘留的致孔劑，然后用體積比甲醇:乙酸=9:1混合液沖洗至完全除去模板分子，流速由0.1 ml/mim逐漸增大，沖洗液總體積為150 ml，即可得到西替利嗪分子印跡整體柱。
[0024]色譜評(píng)價(jià)同實(shí)施例1,在流動(dòng)相為乙腈/水(70/30，v/v),流速為1.0 ml/min,柱溫為25°C時(shí)，得到色譜分離圖(圖3)，其模板:功能單體:交聯(lián)劑=1:8:32，其中I為丙酮，2為西替利嗪，3為DMT，4為DMET，5為撲滅津，6為敵草凈，7為特丁通，其中用丙酮峰來(lái)標(biāo)記色譜柱死時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，模板西替利嗪可與含有氮原子的六元雜環(huán)三嗪類(lèi)似物得到分離。
【權(quán)利要求】
1.一種西替利嗪分子印跡整體柱，其特征在于它的原料的質(zhì)量組成: 西替利嗪1-3% 4-乙烯吡啶 3-4% 二甲基丙烯酸乙二醇酯20-25% 乙二醇與氯化膽堿混合溶液42-45% 二甲基甲酰胺4-5% 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽13-22% 偶氮二異丁臆0.5-1% 上述的各原料的質(zhì)量組成之和為100 %。
2.按照權(quán)利要求1所述的西替利嗪分子印跡整體柱，其特征在于所述的乙二醇與氯化膽堿混合溶液組成:乙二醇與氯化膽堿的摩爾比為1:6.7。
3.權(quán)利要求1所述的西替利嗪分子印跡整體柱的制備方法，其特征在于包括下列步驟: O按計(jì)量將模板分子西替利嗪、功能單體4-乙烯吡啶、交聯(lián)劑二甲基丙烯酸乙二醇酯、致孔劑乙二醇溶于氯化膽堿構(gòu)成的低共熔溶劑、二甲基甲酰胺、離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽，再加入乙酸鈷，引發(fā)劑為偶氮二異丁腈混合，超聲20分鐘，使其均勻，澄清，然后轉(zhuǎn)移到干凈的不銹鋼管柱中，超聲脫氣15-20分鐘，將不銹鋼管柱兩端封住，于溫度55-60°C的恒溫水浴鍋內(nèi)反應(yīng)18-20小時(shí)； 2)將不銹鋼管柱取出并連接到HPLC的高壓泵上，先用乙腈沖洗，以除去整體柱中殘留的致孔劑，然后用體積比甲醇:乙酸=9:1混合液沖洗至除去模板分子，流速由0.1 ml/mim逐漸增大，沖洗液總體積為150 ml，即可得到西替利嗪分子印跡整體柱。
4.按照權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于:步驟I)所述的不銹鋼管柱內(nèi)為1004.6 mm 1.D.。
5.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于:步驟I)所述的乙酸鈷加入量為組成配方總量 0.5-1%。
【文檔編號(hào)】B01J20/30GK104209104SQ201410507519
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】劉照勝, 孫璇, 李秀媛, 黃艷萍 申請(qǐng)人:天津醫(yī)科大學(xué)